[发明专利]一种用于超声波无损检测探头的背衬材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于超声波无波损检测探头的背衬材料及其制造方法。 

背景技术

目前背衬材料的制作方法一般都是先由液态的环氧树脂与钨粉搅拌混合，然后加热固化而成的，但这种方法制造出来的背衬材料的声阻抗在10×10⁶Pa.s/m左右，而常用的PZT或者PT材料的晶片声阻抗为：28-31×10⁶Pa.s/m，按照背衬材料的声阻抗要达到晶片声阻抗的 的要求，现在的背衬材料的制作工艺，满足不了背衬材料与晶片之间的匹配。根据材料的声阻抗率的公式：Z＝ρc，可以看到材料的声阻抗率为材料的密度和材料的声速的乘积，为了增大背衬材料的声阻抗率，提高背衬材料的密度，成为了人们的研究热点。M.G.Grewe等人在《IEEE Transactions on Ultrasonic ferrocelectrics and frequency control》的1900年37卷506-513的研究表明：在钨粉/环氧体系中，当钨粉的体积百分比由4.7％上升到31.9％时，背衬材料的声阻抗率由4.7×10⁶Pa.s/m升到了10.8×10⁶Pa.s/m，但此时背衬材料在5MHZ声衰减系数也由69±12dB/cm下降到了42±5dB/cm。 

为了增加钨粉在钨粉/环氧体系中的质量百分数/体积百分数，单纯地往环氧体系中添加钨粉的方法，显然是行不通的，因为当钨粉的体积百分比达到31.9％时，液态的环氧体系已经非常粘稠了，继续提高钨粉的含量，将会使得体系难以均匀混合，因此，依靠往环氧体系中增加钨粉的质量百分数/体积百分数来提高背衬材料的声阻抗率的方法是行不通的。为了制作出更高的声阻抗背衬材料，滕永平在《应用声学》(1995年14卷第六期37-39页)上的一篇文章《超声检测用的窄脉冲探头高阻抗背衬的研制》中提出了一种“挤压法”，其方法是：首先将 的钨粉加入容器底部，然后再加入 的钨粉与环氧混合物，最后再加入剩下的 的钨粉。然后均匀施加压力，使得钨粉堆积紧密，同时也将多余的环氧挤压出，这样制出的背衬材料声阻抗率可以高达25.1×10⁶Pa.s/m，但是这种方法的不足之处 是：1，背衬材料的声衰减系数很小，只有13-21dB/cm，满足不了背衬材料的声衰减要求；2，所施加的压力不够大，不能够使得钨粉进一步挤压紧密堆积；3，没法保证环氧均匀分散在钨粉/环氧体系中。另外，在中国专利公开号CN1605863A，公开日2005年4月13日，发明创造名称为《一种用于超声无波损检测探头的背衬材料及其制造方法》，该申请公开了一种采用沉积法制作具有高声阻抗率及该声衰减系数背衬材料的方法，其方法是：将软质热塑性树脂颗粒溶解在有机溶剂中，再加入钨粉搅拌，然后将溶剂蒸发，最后通过热压成型的方法制成背衬材料，这样制成的背衬材料其声阻抗率可以达到18.1×10⁶Pa.s/m，其在5MHZ声衰减系数为105.1dB/cm。不足之处是：1，制作工艺较为繁琐，时间比较长，不太利用工业化生产；2，由于使用到易挥发的有机溶剂，容易造成污染和不必要的浪费。 

发明内容

本发明克服了由于钨粉在钨粉/环氧体系中的质量百分数不高，带来的低声阻抗率，低声衰减的缺点，提供了一种静压成型制作具有高声阻抗率以及高声衰减系数应用于超声波无损检测探头的背衬材料及其制造方法。通过钨粉与铅粉的搭配，同时加入了复合材料钨粉，提高了背衬材料的声阻抗率和声衰减系数，使得由该背衬材料制成的探头具有脉冲短，频带宽，分辨率高的特点，并且不会有背向杂波的产生。本发明还具有制作工艺简单，时间短，利于工业化生产的特点，且该制作方法对环境不造成污染，也不产生不必要的浪费。 

本发明是通过以下技术方案来实现的，一种用于超声波无损检测探头的背衬材料，由钨粉、铅粉、复合材料钨粉和环氧胶粘剂均匀混合，在30-45MPa的压力下挤压成形，其特征在于，所述复合材料钨粉由橡胶与钨粉混炼而成。 

2根据权利要求1所述的背衬材料，其特征在于上述背衬材料的声阻抗率为：23×10⁶-18×10⁶Pa.s/m；钨粉占背衬材料的质量百分比为：80-88％；铅粉占背衬材料的质量百分比为：10-14％；复合材料钨粉占背衬材料的质量百分比为：1-5；背衬材料在5MHz时的声衰减系数95-82dB/cm。